《便携式铁轨清理器》
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摘 要：黏着系数是轨道交通安全需要重点关注的参数.基于前人对影响轮轨黏着的研究,提出一种便携式铁轨清理器,可完成特定路段轨道落叶自动清理、雨后轨道干燥工作.整个机器由驱动系统、轨面清扫头、电热干燥机和辅助固定部分构成,具有便于携带、清理干燥效率高的特点.
关键词：轨道清理1;黏著系数2;轨道3;干燥4
目前,国内外对轮轨间粘着机理与增粘技术已有大量的研究[1],主要从微观、摩擦功[2]等方面揭示轮轨多体作用的机理,或从实验出发,提出了磁轨制动、撒砂增粘和研磨子增粘的常用方法.三类常用方法中,研磨子增粘对铁轨伤害较大,且增粘效果不明显;对于磁轨制动,有学者提出,增粘很大程度上是因为电磁制动器的摩擦能有力地清扫轨;轮轨间撒砂是目前最常用的增粘方法,但实验表明,铁轨有落叶时撒砂将造成黏着系数更急剧地减小[3].国外学者指出,轮轨微湿与湿润落叶是造成打滑空转的最主要因素.基于以上,设计了便携式铁轨清理器,清理器集落叶清扫、雨后轨道干燥功能于一体,可有效完成特殊路段轨道清理、提高特定路段轮轨黏着系数.
1方案设计
1.1总体设计
如上图所示,该装置主要由以下结构组成.b电池.电池为驱动系统、电热干燥机提供电力,驱动设备沿铁轨匀速移动,同时加热电热丝驱动风机.c轨面清扫头.轨面清扫头固定在a外盒上,硬质塑料丝与铁轨过盈配合,在机器运动过程中清扫轨面.d辅助固定部分.由纵向轮和横向轮构成,横向轮在将机器套装至铁轨时向内缩进,之后弹出将机器固定在铁轨上.f电动马达.由b电机提供电力驱动h轮对沿轨道匀速运动.g电热干燥机.内置风机、电热丝.
1.2主要部件设计
（1）驱动系统.电池持续提供电力①驱动马达带动h轮沿着轨道运动,②驱动电热丝、风机工作,送出热风干燥轨面水分.
（2）轨面清扫头.轨面清扫头整体使用硬质塑料,通过l螺孔可将清扫头固定在机器外盒上.J硬质塑料丝附着在U形板上,受重力作用与轨面紧密接触从而清理轨面污垢.
（3）电热干燥机.由m电热丝、p风机构成,通过外盒上的n螺孔固定在机器内部,o为通风孔.通过电热丝加热空气,风扇吹出达到使铁轨干燥的目的.
（4）辅助固定部分.纵向通过t轮约束,横向利用s弹簧,实现q小车的缩进弹出.将机器安装至轨道时,q缩进随后弹出,实现横向约束.
2创新点
（1）外形美观,便于携带.整个机器外形呈现外凸圆形,大小与便携式工具箱相近,外形美观,材料轻便,便于携带.适用于铁路工人在特殊路段进行落叶清理和雨后铁轨干燥.
（2）清理效率高,易于更换零件.利用硬质塑料材质清扫头,便于清扫铁轨上湿润落叶,同时对铁轨无任何损伤.轨面干燥器结构简单,干燥效率高.清扫头、干燥器可拆卸,便于更换.
（3）从湿润落叶和轨道微湿两个直接造成黏着系数急剧下降的因素着手,在特殊路段机动地利用便携式仪器清理落叶、干燥轨面,可短期解决部分造成列车险情的因素.
3结语
从直接造成轮轨黏着率的两个因素出发,基于轨道车辆知识设计了便于携带、清理干燥效率高、便于拆解更换的便携式铁轨清理器.清理器由驱动系统、轨面清理头、电动干燥器和辅助固定部分组成,各部分相互独立,可做进一步改进.驱动部分可以加入太阳能板电路,实现清洁能源.由于高铁车辆发车时间间隔小,为减小清轨工作对运行影响,进一步可朝自动避车功能设计.
参考文献：
[1]申鹏,宋建华,李自彬,等.轮轨黏着特性试验研究[J].润滑与密封,2009,34（07）：10-13.
[2]陈亚,章易程,刘晓文,等.轮轨间撒砂的研究综述及思考[J].电力机车与城轨车辆,2015,38（01）：1-4.
[3]吴兵,温泽峰,王衡禹,等.高速轮轨水介质接触数值分析方法[J].交通运输工程学报,2012,12（06）：41-47.
作者简介：喻争,中南大学交通运输工程学院本科生.
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